의료용 디지털 선형가속기의 빔조정 인자변화가 선량분포특성에 미치는 영향

The Effects on Dose Distribution Characteristics by Changing Beam Tuning Parameters of Digital Linear Accelerator in Medicine

임상에서 사용되는 가속기의 설계특성변화가 빔 출력변화에 미치는 영향을 알아봄으로써 보다 효율적인 정도관리를 수행하고자 한다. 선형가속기를 구성하고 있는 여러 가지 요소 중에서 빔 조정 인자들인 이온원부의 입사전류 (INJ-I), 이온원부의 입사전압 (INJ-E), 가속전압 (PFN), 휨자석 전류 (BMI), 펄스반복주파수 (PRF)를 선택하여 디지털 메바트론 제어프로그램 상에서 선형가속기가 자동 제어되는 허용범위를 조사한 후 그 영역내에서 전류값들을 변화시켜가면서 선량에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 이온함을 사용하여 홉수선량을 측정하고 오실로스코프를 사용하여 빔 출력의 파형을 분석하였으며 방사선 계측장치로 대칭성과 평평도를 계측하였다. 방사선 가속 장치는 선형가속기 (Mevatron MD, Siemens, Germany)를 이용하였으며, 계측장치로는 RFAplus (Scanditronix, Sweden)를 사용하였다. 그리고 가속기의 설계특성변화 즉 , 빔 조정 인자들의 변화가 선량분포특성에 변화를 주는 것을 측정하기 위해 0.6cc 이온함(Capintec PR06C, USA), 미소전위계(Capintec192, USA)와 오실로스코프 (Tektronix, USA)를 사용하였다. 선형가속기의 선량률과 에너지변화에 영향을 미치는 인자들인 INJ-I, INJ-E, PFN, BMI, PRF의 전압과 전류값들을 변화시켰을 때 인자들마다 차이는 있었지만, 이온함을 사용하여 측정했을 때와 오실로스코프로 출력펄스의 변화를 보았을 때는 선량률의 변화를 확인할 수 있었다. 그러나 RFAplus로 에너지와 대칭성 등에 관한 그래프를 그렸을 때는 거의 동일한 결과를 나타내었다. 인자 INJ-I, INJ-E, PFN, BMI, PRF 들의 D10/D20은 0∼0.02, 대칭성은 0.1-0.2%, 평평도는 0.1∼0.4%의 미세한 변화를 보였다. 디지털화 된 각 인자들의 전류와 전압값들을 변화시킬 때 선량률에는 미세한 영향을 미치게 되지만, 기계자체에서 기준값에 맞추기 위해 자동 제어가 되어 선량분포에는 크게 영향을 미치지는 못하는 것으로 평가되어졌으나 빔 조정 인자들의 특성을 파악함으로써 정도관리의 기초자료를 확보하였다.

INJ-I, INJ-E, PFN, BMI, and PRF were selected among the various factors which constitute a digital linear accelerator to find effects on the dose distribution by changing current and voltage within the permitted scale which Mevatron automatically maintained. We measured the absorbed dose using an ion chamber, analyzed the waveform of beam output using an oscilloscope, and measured symmetry and flatness using a dosimetry system. An RFA plus (Scanditronix, Sweden) device was used as a dosimetry system. Then an 0.6cc ion chamber (PR06C, USA), an electrometer (Capintec192, USA), and an oscilloscope (Tektronix, USA) were employed to measure the changes on the dose distribution characteristics by changing the beam-tuning parameters. When the currents and the voltages of INJ-I, INJ-E, PFN, BMI, and PRF were modified, we were able to see the notable change on the dose rate by examining the change of the output pulse using the oscilloscope and by measuring them using the ion chamber. However, the results of energy and flatness graph from RF A plus were almost identical. The factors had fine differences: INJ-I, INJ-E, PFN, BMI, and PRF had 0.01∼0.02% differences in D10/D20, 0.1∼0.2 % differences in symmetry, and 0.1∼0.4% differences in flatness. Since Mevatron controlled itself automatically to keep the reference value of the factor, it was not able to see large differences in the dose distribution. There were fine differences on the dose rate distribution when the voltage and the currents of the digitized factors were modified Nonetheless, a basic operational management information was achieved.